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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI SCIE CBST SA
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摘要:研究了一种基于二次外差法的八倍频毫米波光子发生器.该方案将二次外差法的相关原理应用到倍频式毫米波光子发生器的研究中.利用两次拍频,抵消两个独立激光器各自的相位噪声,得到了频率八倍于射频本振频率的射频毫米波信号.理论推导了毫米波产生的原理,讨论了影响射频功率代价的激光器相位噪声、光纤色散和光链路的延时失配问题,在此基础上进行了仿真模拟验证了光子发生器的工作原理及在模拟光链路中的应用....
摘要:理论分析并实验研究了一种基于双平行马赫曾德调制器(DP-MZM)具有动态光载波边带比(OCSR)调谐能力的光单边带(OSSB)调制实现方案,方案利用DP-MZM内部集成的三个独立的调制单元,分别实现OSSB调制、光载波移相和光信号干涉,最终,仅需改变调制器的一个偏置点,就实现了OCSR的动态调谐,实验得到了小信号调制(调制系数m=0.2)下, OCSR的可调范围?20.8-23.5 dB.并分析了OCSR与射频功率之间的对应关系,通过本方案调谐至最佳的OCSR可提高模拟光链路接收灵敏度....
[专利] 发明专利 CN201710809832.1
北京交通大学 2018-03-20
摘要:一种四倍频奈奎斯特波形光学发生装置,解决了传统基于光学外部调制器的奈奎斯特波形发生装置,无法利用频率较低的驱动信号产生具备较高重复频率(驱动频率二倍以上)的奈奎斯特波形的问题。该装置能够通过光学的方法产生奈奎斯特波形,无需滤波器件,可利用频率较低的驱动信号产生具备较高重复频率(驱动频率二倍以上)的奈奎斯特波形,所产生奈奎斯特波形的重复频率四倍于本振源提供的驱动信号频率,并且重复频率可调节,极大降低了对本振源峰值频率的要求,从而成倍降低了波形发生器的器件成本,对下一代基于奈奎斯特波形的高速、大容量全光复用通信系统十分有益。特别适用于基于奈奎斯特波形的全光复用通信系统、雷达和卫星通信等技术领域。
[专利] 发明专利 CN201710134363.8
北京交通大学 2017-07-14
摘要:一种多功能毫米波、奈奎斯特波形、三角波形光学发生装置,解决了传统毫米波信号源只实现了毫米波发生与一种特殊波形生成相结合,功能集成度不高,适用范围不广,无法解决毫米波发生与一种以上特殊波形生成相集成的问题。该装置将毫米波生成、奈奎斯特波形生成和三角波形生成相结合,通过光学方法,能够在同一系统结构下,产生3倍频毫米波信号、奈奎斯特波形、三角波形,无需滤波器件,无需改变系统调制深度,实现了毫米波发生与一种以上特殊波形生成相集成,极大提升了毫米波信号源功能集成度与可操作性,进而大大拓展了毫米波信号源的适用范围,对通信特别是光通信、雷达和传感等十分有益。
[博士论文] 陈宏尧
通信与信息系统 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:微波光子学将微波学、光子学、光电子学以及射频工程汇集在一起,成为一个全新的技术领域,为蜂窝、无线、卫星宽带通信,分布式天线系统,成像及雷达等军用和民用领域的发展打开了一扇充满希望的大门。其研究范围包括微波光子发生器、高频光电子器件、光子信号处理技术、光载无线(RoF)系统等。本文在国家自然科学基金重点和面上项目的资助下,针对微波光子发生器和相应的RoF系统,开展了一系列较为深入的理论、仿真及实验研究,取得的主要创新成果如下:
  1、提出并实验验证了一种基于改进型前向调制(IFFM)技术八倍频毫米波光子发生结构,可在非相干双光源结构下,获得频率稳定的八倍频毫米波信号。同时提出并实验验证了一种中心边带锁定技术,将该技术与IFFM技术相融合,可大幅改善发生器频率调谐特性,生成信号频率涉及微波、毫米波以及太赫兹波段,这对提升该毫米波光子发生器的适用范围十分有益。
  2、提出并研究了两种基于IFFM技术更高倍频毫米波光子发生结构,可在非相干双光源结构下,分别实现频率稳定十六倍频与三十二倍频毫米波信号生成。对比两种方案,发现IFFM技术中,载波抑制(OCS)调制过程倍频因子提升与方案整体倍频因子的提升有正相关性,提升方案整体倍频因子,仅需提升OCS调制过程的倍频因子即可实现;同时,通过改变OCS调制过程倍频因子,导致的方案整体倍频因子的变化,并未改变IFFM技术的基本特性。倍频因子的提升,对毫米波光子发生器最大输出频率、可调谐范围、性价比等指标,均产生积极的影响。
  3、提出并研究了一种抗传输功率抖动高倍频因子微波光子发生器结构,可实现抗传输功率抖动二十倍频射频信号生成。借助方案高倍频因予以及抗传输功率抖动特性,可有效降低RoF系统器件成本、信号传输功率代价,并提升信号接收灵敏度,这对于提升RoF系统稳定性、灵敏性以及性价比十分有益。
  4、提出并研究了一种抗传输功率抖动高倍频因子生成信号频率可调谐微波光子发生器结构,可实现抗传输功率抖动、频率可调谐、三十六倍射频信号生成。借助方案高倍频因子、抗传输功率抖动、生成频率可调谐特性,可使RoF系统在较低的器件成本下,实现100GHz以上频段通信;在不改变系统结构的情况下进行信号变换,同时具备较低的传输功率代价,这对于提升RoF系统稳定性、灵活性、广适性、保密性以及性价比十分有益。
  5、提出并实验验证了一种四倍频矩形光学频率梳(ROFC)奈奎斯特脉冲光子发生器结构,可实现低调制指数四倍频ROFC生成,并成功将其转化为重复频率四倍于本振频率的奈奎斯特脉冲。该方案不仅为利用低速组件获取高速信号提供了良好的解决方案,同时受益于无内置滤波器件,因此所生成脉冲具备重复频率调谐特性,这对降低发生器成本和复杂性并提升其适用范围是十分有益的。
  6、提出并研究了一种倍频因子可调谐多功能微波光子发生器结构,可实现对光边带之间相对功率关系的精确控制,从而使微波光子发生器具备倍频因子可调谐特性,可在内置调制器调制指数不变的情况下,实现二倍频射频信号生成与六倍频射频信号生成之间的转换。受益于发生器多功能特性,基于该发生器的RoF系统,可在本振源信号频率不变的情况下,实现数据在两个不同频段切换传输,这对于RoF系统安全性能的提升以及适用范围的拓展十分有益。
  7、提出并研究了一种多功能微波/脉冲光子发生器结构,可实现三倍频射频信号与奈奎斯特脉冲生成。该方案为研究多功能微波光子发生器提供了一个新的方向,基于该方案的发生器成为真正意义上的微波/脉冲光子发生器。受益于无内置滤波器件,发生器所生成微波信号具备频率可调谐特性,所生成奈奎斯特脉冲具备重复频率可调谐特性,这些特性有助于进一步拓展微波/脉冲光子发生器适用范围,从而提升其性价比。
[专利] 发明专利 CN201510239686.4
北京交通大学 2017-01-04
摘要:一种具有可调谐重复频率的光学三角形脉冲发生器,涉及光电子器件、微波光子学、全光数据处理领域,连续波激光器(1)首先接偏振控制器(2),随后偏振控制器(2)接双平行马赫曾德尔调制器(3),正弦波本地振荡器(4)接90度电桥(5),90度电桥(5)接双平行马赫曾德调制器(3)的驱动端口使其工作于推挽模式,偏置电压源(6)接双平行马赫曾德调制器(3),为其提供偏置电压,双平行马赫曾德调制器(3)随后接光交叉波分复用器(7)和偏振控制器(8)是分离后的两路光信号分别置于正交偏振态,后由偏振分束器(9)合为一路,随后接入一个相位调制器(11)进行相位调制,在两个偏振态之间引入90°的相移,偏置电压源(12)为相位调制器(11)提供直流驱动电压,相位调制器(11)后经过偏振控制器(13)接入起偏器(14),光信号由原来的混合偏振变为单偏振,从而输出三角形光脉冲串。
[专利] 发明专利 CN201510922916.7
北京交通大学 2016-05-04
摘要:一种多功能毫米波、奈奎斯特波形光学发生装置,解决了传统基于光学外部调制器的毫米波、奈奎斯特波形发生器功能单一的问题。该装置将毫米波生成与奈奎斯特波形生成相结合,能够在同一系统结构,不改变光学外部调制器参数的情况下,实现2倍频毫米波信号生成,6倍频抗频率抖动毫米波信号生成,奈奎斯特波形生成,2倍频毫米波生成信号频率可调节,2倍频毫米波生成信号载波抑制比可调节,6倍频抗频率抖动毫米波生成信号频率可调节,6倍频抗频率抖动毫米波生成信号载波抑制比可调节多种功能,极大扩展了光学毫米波、奈奎斯特波形光学发生装置的可操作性与适用范围,对下一代全光通信、全光复用通信、光载无线通信等十分有益。特别适用于通信、雷达和传感等技术领域。
[专利] 发明专利 CN201510924381.7
北京交通大学 2016-05-04
摘要:一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置,解决了传统基于光学外部调制器的奈奎斯特波形发生装置,在不改变光学外部调制器参数的情况下占空比无法调节的问题。该装置能够在不改变系统结构与外部调制器参数的情况下,实现所生成奈奎斯特波形占空比可调节,极大提升了光学奈奎斯特波形发生装置的可操作性与适用范围,对下一代基于奈奎斯特波形的全光复用通信系统十分有益。特别适用于通信、雷达和传感等技术领域。
[专利] 实用新型 CN201520397447.7
北京交通大学 2015-12-16
摘要:一种无滤波频率载波抑制比均可调节36倍频信号发生装置,解决了传统无滤波单光源结构光子倍频信号发生器倍频因子较低,同时实现生成信号频率与光载波抑制比可调较为困难的问题。该装置能够在无滤波单光源结构下,获得36倍频毫米波信号,并同时实现生成信号频率、光载波抑制比可调节。极大提升了无滤波单光源结构光子倍频信号发生器性能,对下一代光载无线通信十分有益。特别适用于光通信、光载无线通信(RoF:Radio?over?Fiber)、微波\毫米波通信、雷达和光纤传感等技术领域。
[专利] 实用新型 CN201520158516.9
北京交通大学 2015-06-17
摘要:一种无本振无滤波可调节3倍频信号发生装置,解决了传统光子倍频信号发生器无法在无射频本振源的情况下,生成毫米波信号的问题。该装置能够在不使用射频本振源以及滤波器件的情况下利用光子倍频的方法获得3倍频毫米波信号,并且所产生信号频率可连续调节。极大降低了毫米波系统成本,并为未来毫米波系统高度集成提供了可行性方案。特别适用于光通信、微波\毫米波通信、微波光子(RoF:Radio over Fiber)、光纤传感和雷达等技术领域。
[专利] 实用新型 CN201420741284.5
北京交通大学 2015-04-15
摘要:一种基于双芯光纤结构的毫米波发生装置,解决了传统基于光纤毫米波发生装置集成度低,成本较高的问题;该装置仅利用一个泵浦源以及一根双芯光纤,通过对双纤芯进行光栅刻写即可实现毫米波生成,不仅控制了成本而且极大提高了系统集成度;特别适用光纤通信、光纤传感、微波光子、Radio over Fiber(RoF)等领域。
[专利] 实用新型 CN201520196730.3
北京交通大学 2015-07-15
摘要:本实用新型公开一种基于光梳和载波重用的ROF-PON全双工系统,所述该方案如附图1所示,频率为10GHz的本振源同时驱动级联了相位调制器和强度调制器的电吸收调制器产生频率间隔为10GHz,平坦的光梳。利用一个波长等于光梳中心载波的光栅滤波器和光环形器将中心载波与其他载波分离,分离后的中心载波分为两路,一路不加载任何信号载波重用作为下行链路的拍频光,另一路作为上行载波加载上行数据后由低速光电探测器转化为基带的电信号;将下行无线数据调制到除中心载波外的其他载波上,通过光纤传输给所述RN;RN接收到OLT发送的光信号,通过阵列波导光栅按波长的不同进行分离,选取任意一路承载下行数据的边带与未调制数据的中心载波合路,形成60GHz光毫米波ROF信号;该光毫米波ROF信号通过光电探测器光电转换后经过放大器和天线发射给无线用户。在该系统中利用光梳和载波重用,实现单光源和上下行光源共用的复用系统,能够实现经济性和系统性能的平衡。
[专利] 实用新型 CN201520196795.8
北京交通大学 2015-07-15
摘要:本实用新型公开一种基于光频率梳的混合接入WDM-ROF链路实现方案,主要用于Gb/s宽带毫米波通信系统中基站与中心站间无线信号的远距离传输。所述该方案如附图1所示,频率为10GHz的本振源同时驱动级联了相位调制器和强度调制器的电吸收调制器产生频率间隔为10GHz,平坦度小于1dB的光频率梳。利用一个波长等于光频率梳中心光载波的光栅滤波器和光环形器将中心光载波与其他载波成分分离,将5Gbit/s的下行链路数据信号调制到其他载波上,然后经光耦合器与中心载波合路,实现下行链路数据信号的调制。下行链路的光毫米波信号与上行链路的光载波经光纤链路传输到基站,由光环形器和光栅滤波器将中心光载波和其他光频率梳分离,前者预留为上行链路光源;后者经光电转换产生频率为40GHz的毫米波信号,由天线发射给用户。上行链路由低速的光调制器将2.5Gbit/s的有线信号调制到预留给上行链路的中心光载波上,由标准单模光纤链路传回中心站,在中心站,由低速的光电探测器将光信号转化为电信号。该方案的许多优点使其具有很好的应用前景。
[专利] 实用新型 CN201420654078.0
北京交通大学 2015-03-04
摘要:一种基于四倍射频调制的光学三角形脉冲发生器,涉及光电子器件、微波光子学、全光数据处理领域,连续波激光器(1)首先接偏振控制器(2),随后偏振控制器(2)接双平行马赫曾德尔调制器(3),正弦波本地振荡器(4)接90度电桥(5),90度电桥(5)接双平行马赫曾德调制器(3)的驱动端口使其工作于推挽模式,偏置电压源(6)接双平行马赫曾德调制器(3),为其提供偏置电压,双平行马赫曾德调制器(3)随后接掺铒光纤放大器(7)和带通滤波器(8),对信号进行放大和滤波,带通滤波器(8)的接环形器(9),环形器(9)的另一输入端口接啁啾布拉格光纤光栅(10),从环形器的输出端口可接收输出的三角形光脉冲。
摘要:提出了一种基于长周期光纤光栅(LPFG)载边比(CSR)连续可调的单边带调制光载无线通信(RoF)系统.其核心单元是由偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)、两个平行的长周期光纤光栅和偏振合束器(PBC)构成的载边比调节单元.通过调节偏振控制器输出的偏振角度,就可以实现载边比的连续可调.进一步分析了调制指数、长周期光纤光栅透射率峰值和马赫-曾德尔调制器消光比对载边比的影响.仿真结果与理论分析结果具有很好的一致性.经40 km标准单模光纤(SMF)传输后的仿真实验表明,当载边比由13.22 dB调节到5.4 dB后,系统灵敏度提高了5.7 dB....
摘要:光载无线通信(ROF)技术是通信业宽带化和无线化的产物,该技术将光纤通信技术与毫米波通信技术进行融合,具有广阔的应用前景.目前世界众多国家在60 GHz毫米波频段相继划出免许可连续频谱,这使得60 GHz毫米波无线通信成为近距离无线通信领域的研究热点之一.为了降低ROF系统的成本,提高系统的性能,提出了一种改进的基于前向调制(FFM)技术生成60 GHz毫米波方案,分析了系统各光电器件的工作原理,仿真了不同的参量设置对系统性能的影响曲线.该方案结合了前向调制技术和光波分复用技术的优点,简化了整个系统的复杂程度,降低了ROF系统的造价成本,同时减小了误码率,提高了系统的性能....
[专利] 实用新型 CN201220233625.9
北京交通大学 2012-12-05
摘要:基于硅基环形谐振腔的高阶高斯脉冲光学发生装置,涉及光纤通信、微波光子技术。该装置包括:比特序列发生器(1)、高斯脉冲发生器(2)、射频信号功分器(3)、连续波激光器(4)、射频信号移相器(5)、马赫增德尔调制器(6)、第一硅基环形谐振腔一阶光微分器(71)、第二硅基环形谐振腔一阶光微分器(72)…第N硅基环形谐振腔一阶光微分器(7N)、光电检测器(8)。以上各器件依次相连,其中第一硅基环形谐振腔一阶光微分器(71)、第二硅基环形谐振腔一阶光微分器(72)…第N硅基环形谐振腔一阶光微分器(7N)构成N阶光微分器。马赫增德尔调制器6输出的高斯脉冲经过N阶光微分器后,产生高阶高斯脉冲。
[专利] 实用新型 CN201220235521.1
北京交通大学 2012-12-05
摘要:超宽带高阶高斯脉冲光学发生装置,涉及光纤通信、微波光子技术。该装置包括:比特序列发生器(1)、高斯脉冲发生器(2)、射频信号功分器(3)、连续波激光器(4)、射频信号移相器(5)、马赫增德尔调制器(6)、第一长周期光纤光栅一阶光微分器(71)、第二长周期光纤光栅一阶光微分器(72)…第N长周期光纤光栅一阶光微分器(7N)、光电检测器(8)。以上各器件依次相连,其中第一长周期光纤光栅一阶光微分器(71)、第二长周期光纤光栅一阶光微分器(72)…第N长周期光纤光栅一阶光微分器(7N)构成N阶光微分器。马赫增德尔调制器6输出的高斯脉冲经过N阶光微分器后,产生超宽带高阶高斯脉冲。
[专利] 实用新型 CN201220115087.3
北京交通大学 2012-10-10
摘要:一种超宽带脉冲序列光学发生装置,涉及光纤通信、微波光子技术。该装置包括:比特序列发生器(1)、高斯脉冲发生器(2)、射频信号功分器(3)、连续波激光器(4)、光功分器(5)、电放大器(6)、第一马赫增德尔调制器(71)、第二马赫增德尔调制器(72)、光衰减器(8)、第一光纤可变延迟线(91)、第二光纤可变延迟线(92)、3dB耦合器(10)、光电检测器(11)。以上各器件依次相连,调节电放大器(6)、光衰减器(8)、第一光纤可变延迟线(91)和第二光纤可变延迟线(92),能产生符合FCC定义的Gaussian?doublet、NegativeGaussian?monocycle和Positive?Gaussian?monocycle超宽带脉冲序列。本实用新型不涉及复杂的结构,均采用商用化光器件,可以广泛应用在雷达、定位和通信系统当中。
[专利] 实用新型 CN201220001198.1
北京交通大学 2012-10-31
摘要:一种3MZ双电极调制器双路毫米波RoF系统,涉及光载无线通信领域。解决了现有RoF系统噪声大、误码率高的问题。本系统第一MZ双电极调制器分别与激光器、第一偏置电压源、第一射频放大器、第一π移相器、地、第一3dB耦合器输入接。第二MZ双电极调制器分别与第二射频放大器、第二π移相器、强度调制器、地、第一3dB耦合器输出接。第三MZ双电极调制器分别与第三射频放大器、第三π移相器、第二偏置电压源、地、第一3dB耦合器输出、第二3dB耦合器输入接。第二交织器一路输出通过第一光电转换器、第一滤波器、第一毫米波放大器与第一毫米波天线接,另路通过第二光电转换器、第二滤波器、第二毫米波放大器与第二毫米波天线接。系统用于噪声小、误码率低的RoF系统。
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